Автономная система электроснабжения пассажирских вагонов

• Автор: Вейтцель, Олег Олегович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 150 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Тенденции развития систем автономного электроснабжения
пассажирских вагонов
1.1. Основные виды автономных систем электроснабжения пассажирского подвижного состава
1.1.1. Приводы подвагонных генераторов
1.1.2. Подвагонные генераторы автономного электроснабжения
1.1.3. Безредукторные подвагонные асинхронные генераторы
1.2. Генераторные режимы работы асинхронных электрических машин
1.2.1. Генераторный режим при параллельной работе с сетью, образованной синхронным генератором
1.2.2. Генераторные режимы с конденсаторным возбуждением
1.2.3. Генераторные режимы с инверторным возбуждением
1.3. Выводы
Глава 2. Компьютерное моделирование асинхронного генератора системы автономного электроснабжения пассажирских вагонов
2.1. Компьютерное моделирование электрических машин
2.2. Линейная модель асинхронной машины
2.2.1. Компьютерная модель
2.2.2. Методы построения характеристик
2.3. Нелинейная модель асинхронного генератора
2.3.1. Методы учета насыщения
2.3.2. Модель асинхронного генератора с учетом нелинейности параметров
2.4. Разработка библиотечных элементов электрических машин для Программы РБрюе
2.6. Выводы

Глава 3. Автономная система электроснабжения пассажирских
вагонов
3.1. Разработка автономной системы электроснабжения пассажирских
вагонов на основе безредукторного подвагонного асинхронного генератора
3.1.1. Схемное решение силовой части автономной системы электроснабжения
3.1.2. Принципы построения управления автономной системой электроснабжения
3.2. Выбор алгоритмов управления преобразователями автономной
системы электроснабжения
3.3 Разработка компьютерных моделей элементов автономной
системы электроснабжения
3.4. Результаты компьютерного моделирования автономной системы
электроснабжения
3.5. Выводы
Глава 4. Экспериментальные исследования
4.1. Цели и задачи экспериментальных исследований
4.2. Экспериментальные стенды
4.2.1. Испытательный стенд
4.2.2. Исследовательский стенд
4.2.3. Рекомендации по внедрению безредукторного асинхронного генератора в серийное производство
4.3. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время на отечественных железных дорогах основным видом энергоснабжения пассажирских вагонов является автономная система электроснабжения. Это обстоятельство, прежде всего, обусловлено наличием неэлек-трифицированных участков железнодорожного пути большой протяженности. Так в Российской Федерации их длина составляет 54% от длины всей сети железных дорог. Велика доля неэлектрифицированных участков и в других странах мира. В США - примерно 99%; в Японии, Болгарии и Германии - около 60%; во Франции и Польше - примерно 70%; Чехии и Словакии, Румынии -около 75%; в Великобритании и Венгрии - примерно 80%.
Широкому распространению автономного электроснабжения также способствует то обстоятельство, что питание электропотребителей в каждом вагоне не зависит от внешних источников электрической энергии, что обеспечивает с одной стороны высокую надежность, а с другой стороны эксплуатационную маневренность пассажирских вагонов (возможность передачи вагонов из одного поезда в другой без нарушения нормального функционирования электроснабжения, простота переформирования поездов и др.).
В связи с выше изложенным, актуальной задачей является создание новой системы автономного электроснабжения пассажирских вагонов с использованием безредукторных асинхронных генераторов. При создании такой системы учитывалось увеличение электрооснащенности и рост скоростей пассажирского подвижного состава, которые ставят новые жесткие требования к источнику электрической энергии, способному удовлетворить не только требованиям автономного электроснабжения, но и требованиям комфортности и безопасности движения поездов.
Путями решения этой задачи, по мнению автора, является использование: - комплексного подхода к созданию автономной системы электроснабжения, рассматривающего ее как систему с ограниченной мощностью, работающей на сопоставимую по величине нагрузку;

Регулирование величины емкости конденсаторов может производиться как непосредственным изменением ее величины (коммутацией наборов конденсаторов различных емкостей или использованием нелинейных конденсаторов -варикондов [10, 129]), так и регулированием заряда конденсаторов постоянной емкости различными способами, как например:
- последовательным включением в цепь конденсаторов регулируемых сопро-
тивлений [129];
- применением полупроводниковых регуляторов заряда конденсаторов [148].
В последнем случае, полупроводниковые регуляторы реализуют модуляцию времени включения конденсаторов, а следовательно изменяют величину заряда. Подобное регулирование позволяет стабилизировать выходное напряжение асинхронного генератора и получать электроэнергию удовлетворительного качества для большинства нагрузок [148].
Генераторные режимы при работе на сеть с выпрямителем.
При работе АЭМ в генераторном режиме на выпрямитель (рис.1.13) [39], последний по отношению к электрической машине представляется эквивалентной активно-индуктивной нагрузкой, вызывающей снижение эффективности работы батареи конденсаторов возбуждения, что в свою очередь приводит к изменению частоты в звене переменного тока и уменьшению величины напряжения на нагрузке.
Для компенсации этого влияния используют дополнительное включение конденсаторов и выпрямителя (рис.1.14) [91]. Такая схема, позволяет за счет изменения соотношения величин емкостей последовательно и параллельно